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第二章机械零件的强度（自学）
重要基本概念
1. 疲劳破坏及其特点
疲劳破坏：在远低于材料抗拉强度极限的交变应力作用下工程材料发生破坏。
疲劳破坏的特点：1）在循环变应力多次反复作用下发生； 2）没有明显的塑性变形；3）所受应
力远小于材料的静强度极限； 4）对材料组成、零件形状、尺寸、表面状态、使用条件和工作环境敏
感。具有突发性、高局部性和对缺陷的敏感性。
2. 疲劳破坏与静强度破坏的区别，强度计算的区别
静强度破坏是由于工作应力超过了静强度极限，具体说，当工作应力超过材料的屈服极限就发生塑性变形，当超过强度极限就发生断裂。而疲劳破坏时，其工作应力远小于材料的抗拉强度极限，其破坏是由于变应力对材料损伤的累积所致。交变应力每作用一次，都对材料形成一定的损伤，损伤的结果是形成小裂纹。这种损伤随着应力作用次数的增加而线性累积，小裂纹不断扩展，当静强度不够时发生断裂。
静强度计算的极限应力值是定值。而疲劳强度计算的极限应力是变化的，随着循环特性和寿命大小的改变而改变。
3•影响机械零件疲劳强度的因素
影响机械零件疲劳强度的因素主要有三个：应力集中、绝对尺寸和表面状态。
应力集中越大，零件的疲劳强度越低。在进行强度计算时，引入了应力集中系数 k匚来考虑其影
响。当零件的同一剖面有几个应力集中源时，只取其中（应力集中系数）最大的一个用于疲劳强度计算。另外需要注意：材料的强度极限越高，对应力集中越敏感。
零件的绝对尺寸越大，其疲劳强度越低。因为绝对尺寸越大，所隐含的缺陷就越多。用绝对尺寸系数；；_考虑其影响。
零件的表面状态直接影响疲劳裂纹的产生，对零件的疲劳强度非常重要。表面越粗糙，疲劳强度越低。表面强化处理可以大大提高其疲劳强度。在强度计算中，有表面状态系数一：来考虑其影响。
需要注意：这三个因素只影响应力幅，不影响平均应力，因此不影响静强度。
4•线性疲劳损伤累积的主要内容
材料在承受超过疲劳极限的交变应力时，应力每循环作用一次都对材料产生一定量的损伤，并且各个应力的疲劳损伤是独立进行的，这些损伤可以线性地累积起来，当损伤累积到临界值时，零件发生疲劳破坏。
精选例题与解析
例2-1某轴受稳定交变应力作用，最大应力二max =250 MPa，最小应力匚min = - 50 MPa，已知轴的材料为合金调质钢，其对称循环疲劳极限；「j=450MPa，脉动循环疲劳极限-■ 0 =700MPa，屈服极
限二 s=800MPa，危险截面的 k；「=, u=, - =，试求：
（1）绘制材料的简化疲劳极限应力线图，并在图上标出工作应力点的位置。
（2）材料疲劳极限的平均应力 Jm和极限应力副二ra值（按简单加载）。
#
若取[S ]=，校核此轴疲劳强度是否安全。
解:
⑴
材料的简化极限应力线图如例 2-1图所示
厂m =邑观二 250 - 50 jo。MPa
2 2
♦ max ■:二 min
；-a 150 MPa
2 2
标出工作应力点 M(100, 150)如图所示。
⑵ 求